本發明涉及一種砂輪塊及制造該砂輪塊的成型模具、壓頭組件和壓頭。

背景技術：

超硬材料砂輪由基體和磨料層這兩部分構成，基體通常為由金屬材質制造的盤狀零件，磨料層是由超硬材料制成的盤狀件，其外徑與成品砂輪的外徑相匹配，內徑與基體的外徑相匹配，制備出的磨料層通過支撐粘接的方式固定于基體的外圓周上。在砂輪工作過程中磨料層是直接參與磨削加工的工作層，通常是由整體磨料環制備而成，尤其是對于小直徑的超硬材料砂輪，使用磨料環制備磨料層的效率較高，因而得到廣泛應用。

現有技術中對磨料環的制備通常是由模具壓制而成，模具包括內環及間隙套設于內環外圍的外環，內環與外環之間的環隙中導向移動地安裝有上、下壓頭。上壓頭的下表面為需壓制的磨料環的上端面的形狀尺寸相匹配的平面（即上施壓面），下壓頭的上表面為需壓制的磨料環的下端面的形狀尺寸相匹配的平面（即下施壓面）。由超硬磨料、填料及結合劑等混合均勻而形成的粉料置于上、下壓頭之間的環隙中，壓力機向上/下壓頭施加壓力即可將粉料壓制成具有一定形狀和強度的砂輪塊濕坯，再對砂輪塊濕坯進行熱固化等后續處理即可完成對磨料環的制備。

但使用上述方法制備磨料環時，由于上施壓面與下施壓面均為平整的平面而使得磨料環的各處被上/下壓頭均勻壓制而使得砂輪塊內部粉料密實、均勻分布，雖然砂輪塊內部粉料填充密實有利于提高砂輪的強度，但粉料密實填充也會造成砂輪在使用過程中冷卻液不易滲入而造成使用過程中磨削區域溫度較高，磨削區域溫度過高可能會燒傷被加工工件表面而影響被加工工件的質量，因而需要設計一種在保證砂輪強度的同時還能利于冷卻液滲入的模具。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種壓頭以解決現有技術中的壓頭壓制成的砂輪難以被冷卻的問題；本發明的目的還在于提供使用上述壓頭的壓頭組件、成型模具和使用上述壓頭組件制備的砂輪塊。

為實現上述目的，本發明壓頭的技術方案是：

壓頭，具有用于壓制砂輪塊的相應表面的施壓面，所述壓頭上設有與施壓面連通的縫隙或凹槽。

所述施壓面為弧面或平面，當施壓面為平面時，所述縫隙或凹槽呈環形，縫隙或凹槽將施壓面分割成至少兩個環形的施壓段；當施壓面為弧面時，以施壓面的延伸方向為其周向，垂直于施壓面的周向的方向為其軸線方向，所述縫隙或凹槽呈直線形且沿周向縱向布置、垂直于周向地橫向布置、縱橫交錯布置或是延伸方向與施壓面的軸線傾斜相交地布置。

所述壓頭包括至少兩個子壓頭，相鄰兩子壓頭之間的間隙形成與施壓面連通的所述縫隙。

本發明壓頭組件的技術方案是：

壓頭組件，包括上壓頭及下壓頭，上壓頭具有用于壓制砂輪塊的上表面的上施壓面，下壓頭具有用于壓制砂輪塊的下表面的下施壓面，所述上壓頭與下壓頭的至少一個上設有與相應施壓面連通的縫隙或凹槽。

所述上施壓面與下施壓面均為平面或弧面，當兩施壓面均為平面時，所述縫隙或凹槽呈環形，縫隙或凹槽將相應施壓面分割成至少兩個環形的施壓段；當兩施壓面均為弧面時，以施壓面的延伸方向為其周向，以垂直于相應施壓面的周向的方向為其軸線方向，所述縫隙或凹槽呈直線形且沿周向縱向布置、垂直于周向地橫向布置、縱橫交錯布置或是延伸方向與相應施壓面的軸線傾斜相交地布置。

上壓頭包括至少兩個上子壓頭，下壓頭包括至少兩個下子壓頭，相鄰兩個上子壓頭之間的間隙形成上縫隙，相鄰兩個下子壓頭之間的間隙形成下縫隙。

上壓頭上的縫隙或凹槽與下壓頭上的縫隙或凹槽上下對應設置或上下錯開設置。

本發明砂輪塊成型模具的技術方案是：

方案1：砂輪塊成型模具，包括壓頭組件，壓頭組件包括上壓頭及下壓頭，上壓頭具有用于壓制砂輪塊的上表面的上施壓面，下壓頭具有用于壓制砂輪塊的下表面的下施壓面，所述上壓頭與下壓頭的至少一個上設有與相應施壓面連通的縫隙或凹槽。

方案2：作為方案1的優化方案，所述上施壓面與下施壓面均為平面或弧面，當兩施壓面均為平面時，所述縫隙或凹槽呈環形，縫隙或凹槽將相應施壓面分割成至少兩個環形的施壓段；當兩施壓面均為弧面時，以施壓面的延伸方向為其周向，以垂直于相應施壓面的周向的方向為其軸線方向，所述縫隙或凹槽呈直線形且沿周向縱向布置、垂直于周向地橫向布置、縱橫交錯布置或是延伸方向與相應施壓面的軸線傾斜相交地布置。

方案3：作為方案1或2的優化方案，上壓頭包括至少兩個上子壓頭，下壓頭包括至少兩個下子壓頭，相鄰兩個上子壓頭之間的間隙形成上縫隙，相鄰兩個下子壓頭之間的間隙形成下縫隙。

方案4：作為方案1或2的優化方案，上壓頭上的縫隙或凹槽與下壓頭上的縫隙或凹槽上下對應設置或上下錯開設置。

本發明砂輪塊的技術方案是：

砂輪塊，包括由相應壓頭的壓制面壓制成型的磨削區域及與壓頭上的相應縫隙或凹槽對應的冷卻液滲入區域，所述冷卻液滲入區域的粉料密度小于磨削區域的粉料密度。

所述冷卻液滲入區域包括與由上壓頭壓制成型的砂輪塊的上表面相通的上表面冷卻液滲入區域及與由下壓頭壓制成型的砂輪塊的下表面相通的下表面冷卻液滲入區域，上表面冷卻液滲入區域與下表面冷卻液滲入區域上下對應或上下錯開設置。

本發明的有益效果是：本發明的壓頭上設有與施壓面連通的縫隙或凹槽，故在將投入模腔中的粉料壓制成型的過程中，施壓面會對粉料均勻施壓而將粉料壓實，而縫隙或凹槽處卻不對粉料施壓或是粉料被壓制的行程小于其他部分的粉料被壓制的行程。因而縫隙或凹槽處對應的砂輪塊濕坯為內部粉料密度相對較小的虛部，錯開虛部處的砂輪塊濕坯為內部粉料密度相對較大的實部，使用該壓頭壓制成的這種虛實相間的砂輪塊的實部作為磨削區域使用而保證了砂輪塊的整體強度，虛部作為冷卻液滲入區域而有利于冷卻液的滲入，因而可降低工作過程中磨削區域的工作溫度，避免燒傷被加工工件。

附圖說明

圖1為本發明的砂輪成型模具的實施例1在使用狀態下的結構示意圖；

圖2為圖1中的成型模具制造出的砂輪塊的結構示意圖；

圖3為本發明的砂輪成型模具的實施例2中上壓頭的結構示意圖；

圖4為本發明的砂輪成型模具的實施例2中下壓頭的結構示意圖；

圖5為本發明的砂輪成型模具的實施例2制造出的砂輪塊的結構示意圖；

圖6為本發明的砂輪成型模具的實施例3制造出的砂輪塊的結構示意圖；

圖7為本發明的砂輪成型模具的實施例4中上壓頭的結構示意圖；

圖8為本發明的砂輪成型模具的實施例4中下壓頭的結構示意圖；

圖9為本發明的砂輪成型模具的實施例4制造出的砂輪塊的結構示意圖；

圖10為本發明的砂輪成型模具的實施例5制造出的砂輪塊的結構示意圖；

圖11為本發明的砂輪成型模具的實施例6制造出的砂輪塊的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施方式作進一步說明。

本發明的砂輪成型模具的具體實施例1：如圖1至圖2所示，包括筒狀的模套3，模套3的中部開設有上下貫通的方形孔，方形孔的長寬尺寸均與所要壓制的砂輪塊的長寬尺寸相同，由8塊縱橫交錯布置的上子壓頭211組成的上壓頭本體21可自如滑動地由方形孔的上端插裝在模套3中，由8塊下子壓頭511組成的下壓頭本體51可自如滑動地由方形孔的下端插裝在模套3中，上、下壓頭本體的長寬尺寸均與方形孔的長寬尺寸相同且上、下壓頭本體之間的方形孔段形成用于填裝粉料的模腔。

為避免壓機的壓力直接作用于壓頭本體上而損壞壓頭本體，上壓頭本體21與壓力機之間設有上墊板25，下壓頭本體51與壓力機之間設有下墊板55，通過上、下墊板對上壓頭本體21及下壓頭本體51施壓使兩者在方形孔中相互靠近即可將粉料壓實成具有一定強度的砂輪塊濕坯。

在該實施例中，8塊上子壓頭縱橫交錯布置的具體含義是指：上壓頭本體21由8塊上子壓頭211沿砂輪塊的軸線方向橫向布置成兩列，沿砂輪塊的周向方向縱向布置成四行而形成，上子壓頭211的上端面為平面、下端面為與所需壓制的砂輪塊的相應外表面處形狀相適配的弧形表面，8塊上子壓頭211的弧形表面一起拼成與所需壓制的砂輪塊的外表面形狀相吻合的弧形的施壓面，施壓面的軸線方向與砂輪塊的軸線方向相同，施壓面的周向方向與砂輪塊的周向方向相同。下壓頭本體51中各下子壓頭511的排布關系與上壓頭本體21中各上子壓頭211的排布關系相同。在其他實施例中，上子壓頭也可以只沿砂輪塊的周向方向縱向排列而不在軸線方向對上壓頭進行橫向分割，此時相鄰兩塊上子壓頭之間的縫隙垂直于上壓頭本體的軸線。

為促進模腔內的粉料能夠由分布密集處流向分布稀疏處，在每個上子壓頭211上端均固定設置有上磁鐵22，另外還在上子壓頭211的上方設置有上固定座24，上固定座24上設有與上磁鐵22在上下方向上對應的上電磁鐵23，向上電磁鐵23中通入不同強度及方向的控制電流即可控制上電磁鐵23與相應的上磁鐵22之間的磁力的方向及大小。向上電磁鐵23中通入的控制電流，上電磁鐵23與上磁鐵22之間的磁力實時變化而使上磁鐵22在該磁力的作用下發生振動而促進粉料在模腔內分布更為密實和均勻。為保證上壓頭本體21在上下移動時不會在水平面內發生偏移，在上固定座24的中部設計導向孔，導向孔的長寬尺寸均與上壓頭本體21的長寬尺寸相同，上電磁鐵23固定設置在上固定座24的導向孔的上端孔底處，導向孔的孔壁形成供上子壓頭沿上下方向導向移動的導向段。

上墊板25、上固定座24、上電磁鐵23、上磁鐵22及上壓頭本體21一起組成了上壓頭，上墊板25與上固定座24一起組成了上壓頭座。與上述上壓頭結構類似地，下壓頭本體51的下子壓頭上設有下磁鐵52，還包括中部開有方形的導向孔的下固定座54，下固定座54中固定裝設有在上下方向在與下磁鐵52對應的下電磁鐵53。下墊板55、下固定座54、下電磁鐵53、下磁鐵51及下壓頭本體51共同組成了下壓頭，下墊板55與下固定座54一起組成了下壓頭座。上壓頭與下壓頭一起組成了用于將粉料壓制成型的壓頭組件。

為保證在對粉料4壓制的過程中粉料中的氣體能溢出，相鄰兩上子壓頭211之間及上子壓頭211與模套3之間具有供粉料中的氣體溢出的縫隙，縫隙的下端（即靠近粉料的一端）形成供空氣進入的空氣溢入口，縫隙的上端（即遠離粉料的一端）形成供縫隙中的空氣溢出的空氣溢出口，相鄰兩上磁鐵22之間的縫隙212形成供空氣溢出的第二通氣通道。相鄰兩上子壓頭211之間的縫隙212還可以保證各上子壓頭211之間可相對運動以保證各上子壓頭211的運動可不同步。

使用該成型模具的具體方法如下：首先將上、下壓頭分別組裝完整，再將下壓頭本體由下方插入模套3中部的方形孔中，再向模套3的方形孔中投入由超硬磨料、填料和結合劑等混合均勻而制成的粉料4，經振料、刮料后將上壓頭的上壓頭本體由上方插入模套3中部的方形孔中；將下墊板置于壓機的工作臺面上，再將組裝后的成型模具置于下墊板上，并在成型模具上端的上固定座上放置上墊板25；啟動壓機并為上、下電磁鐵通入控制電流，相應地上磁鐵會在下行的同時發生振動而使模腔內粉料分布更為均勻，在兩壓頭之間距離縮短的過程中，粉料4中的空氣會從壓頭與模套之間以及各子壓頭之間的縫隙中排出而有利于得到中心區域的粉料密度與四周區域的粉料密度相同的砂輪塊濕坯，也避免了為供中心區域氣體擴散而進行的多次壓制，提高了生產效率。

使用上述方法最終制成的砂輪塊濕坯121的結構如圖2所示為虛實相間的結構，各子壓頭之間的縫隙212處及子壓頭與模套之間的縫隙處形成了粉料密度相對來說較小的虛部123，其余部位為被子壓頭壓實的實部122，這種虛實相間的結構有利于在后續的熱處理工序中供氣體進一步排出，降低了成品砂輪的廢品率。同時虛實相間的砂輪的虛部123在使用過程中還有利于冷卻液的滲入，減小了磨削過程中磨削區域的溫度過高而造成的砂輪被燒傷事件發生的概率，有利于提高成品砂輪的使用壽命。為保證可對不同區域的實部122的粉料密度進行單獨控制，上子壓頭之間的縫隙212與下子壓頭之間的縫隙512在上下方向上對應設置。當然，在其他實施例中，為保證砂輪塊的強度，下子壓頭之間的縫隙與上子壓頭之間的縫隙在上下方向上相互錯開（即在水平方向上具有一定的距離）。

在其他的實施例中，壓頭本體向砂輪塊施壓的方向也可以沿砂輪塊的軸線方向，此時對各子壓頭的分別控制還能利于得到局部強度更高的砂輪塊，即控制某一上電磁鐵23中通往的控制電流較大，則相應的上磁鐵22所受的磁力更大而將相應部分的粉料壓制地更為密實。在軸向壓制時，上子壓頭之間的縫隙212可以沿弧形延伸，此時為利于獲得局部強度較大的砂輪塊，下壓頭中各下子壓頭之間的縫隙512的與上子壓頭之間的縫隙212在上下方向上對應。

本發明的振動成型模具的實施例2：具體結構如圖3至圖5所示，與實施例1的區別僅在于上、下壓頭本體中各子壓頭的排布方式不同，上壓頭本體的具體結構如圖3所示，8塊上子壓頭之間的縫隙212平行于壓頭的軸線方向且多條直線形縫隙212沿壓頭的周向間隔排布，也即是說縫隙212垂直于壓頭本體周向地橫向布置。下壓頭本體中8塊下子壓頭的排列形式與之類似，相應地下壓頭本體的具體結構如圖4所示。最終壓制成形的砂輪塊的結構如圖5的所示，也是虛實相間的結構，虛部為沿砂輪塊的軸線方向延伸的直線型結構。由于上子壓頭之間的縫隙212與下子壓頭之間的縫隙512上下對應，故而形成的砂輪塊的上下表面的虛部也在上下方向上相互對應。

本發明的振動成型模具的實施例3：與實施例2的區別僅在于上子壓頭之間的縫隙212與下子壓頭之間的縫隙512上下錯開，故而形成的砂輪塊的上下表面上的虛部123相互錯開，具體結構如圖6所示。

本發明的振動成型模具的實施例4：具體結構如圖7至圖9所示，與實施例1的區別僅在于上、下壓頭本體中各子壓頭的排布方式不同，上壓頭本體的具體結構如圖7所示，8塊上子壓頭221之間的縫隙212均與壓頭的軸線方向傾斜相交，具體說是上子壓頭之間的縫隙212與壓頭的軸線方向呈135度夾角；下壓頭本體的具體結構如圖8所示，各下子壓頭之間的縫隙512與壓頭的軸線方向呈45度夾角。這種子壓頭之間的縫隙與壓頭的軸線傾斜相交的形式有利于使得由多個子壓頭圍成的砂輪塊的施壓面的平滑過渡，有利于減小磨削過程中的振動及對待加工工件的沖擊。各上子壓頭之間的縫隙212與下子壓頭之間的縫隙512在砂輪塊的兩個側面上上下對應，具體結構如圖9所示。

在其他實施例中，下子壓頭之間的縫隙與壓頭軸線方向也可以呈45度夾角而使得上、下子壓頭之間的縫隙相互平行。

本發明的振動成型模具的實施例5：與實施例4的區別在于上子壓對之間的縫隙與下子壓頭之間的縫隙上下錯開，故而形成的砂輪塊的上下表面上的虛部123在砂輪塊的側面上相互錯開，具體結構如圖10所示。

本發明的振動成型模具的實施例6：與實施例1的區別在于，所需要制備的砂輪塊為整體的環狀的磨料環，相應地模套包括同軸套設的外筒和內筒，內筒與外筒之間的環形間隙形成了供上、下壓頭本體插裝的通孔。此時，上、下壓頭本體均由3塊環形的子壓頭依次套裝而成，電磁鐵及磁鐵也為與相應子壓頭的形狀尺寸相適配的環形。相應地制備出的磨料環12也為虛部123與實部122相間的環形，磨具和制備出的磨料環的具體結構如圖11所示。此時上子壓頭之間的縫隙呈環形且相鄰兩子壓頭之間的縫隙同心設置，縫隙將施壓面分割成三個同心布置的環形施壓段，上子壓頭之間的縫隙與下子壓頭之間的縫隙在上下方向上可以上下對應設置也可以相互錯開設置。

在上述各實施例中，相鄰子壓頭之間的縫隙形成了施壓面上的內凹的縫隙，在其他實施例中：還可以將上、下壓頭本體中的一個或兩個做成整體式結構，此時只需要在壓頭本體的施壓面上開設內凹的凹槽以代替所述縫隙形成所述縫隙，相應地，此時還可能存在只有上壓頭上開設有縫隙或凹槽、只有下壓頭上開設有縫隙或凹槽、上壓頭上的縫隙與下壓頭上的凹槽對應或錯開、上壓頭上的凹槽與下縫隙上的縫隙對應或錯開這種形式的壓頭組件；上子壓頭之間的縫隙形狀與下子壓頭之間的縫隙形狀及延伸方向均可不一致，即上、下子壓頭的縫隙形狀均可以是直線形或弧線形中的任意一種，上、下子壓頭的縫隙的延伸方向也可以是垂直于軸線方向、沿軸線方向或是與軸線方向傾斜相交；上子壓頭之間的多個縫隙的形狀也可以不一致，而是即包括直線形縫隙又包括弧形縫隙；在其他實施例中，當縫隙沿直線方向延伸時，壓頭本體上的多個縫隙也可以是交叉布置而非間隔布置。縫隙還可以呈弧形，多個弧形縫隙也可以不同心。

壓頭組件的實施例：

壓頭組件的具體結構與砂輪成型模具的實施例中壓頭組件的具體結構相同，可參考圖1至圖11，在此不再詳述。

壓頭的實施例：

壓頭的具體結構與砂輪成型模具的實施例中上壓頭/下壓頭的具體結構相同，可參考圖1至圖11，在此不再詳述。

砂輪塊的實施例：

砂輪塊的具體結構與砂輪塊成型模具的實施例中砂輪塊的具體結構相同，可參考圖1至圖11，在此不再詳述。